Energetický potenciál bioplynu v SR

• na úpravu a uskladnenie suroviny,
• anaeróbny fermentor s tepelnou izoláciou a miešaním,
• plynojem (zariadenie na čistenie, kompresiu a uskladnenie plynu),
• kontrolné a regulačné zariadenie.

• vysoká teplota umožňuje dosiahnuť vyššie rýchlosti biochemických reakcií,
• znižuje sa viskozita substrátu,
• znižuje sa tvorba biomasy mikroorganizmov,
• redukuje sa patogénne pôsobenie.

1. na poľnohospodársky sektor:
   - živočíšne hnojivo - bioplyn,
2. na sektor odpadov:
   - komunálny a priemyselný odpad - skládkový plyn,
   - čističky odpadových vôd - kalový plyn,
   - drevný odpad - drevný plyn,
   - gumárenský odpad - pyrolýzny plyn.

• 21 skládok I. stavebnej triedy,
• 5 skládok II. stavebnej triedy,
• 133 skládok III. stavebnej triedy,
• 6 skládok osobitného určenia.

Najrozšírenejším spôsobom zneškodňovania odpadov je stále ich skládkovanie 23,3% (3,7 mil. ton) na čom sa podieľa hlavne kategória komunálny odpad a to 63,47 % (1,08 mil.ton). Podľa údajov z RISO sa v roku 2001 zneškodnilo spaľovaním 550 798,97 ton odpadu všetkých kategórií, čo predstavuje 3,5 % odpadov.

Z celkového množstva odpadov vzniknutých v roku 2001 sa v SR zhodnocuje 8 180 954,88 ton, čo predstavuje 51,17 %. V Slovenskej republike vzniklo podľa údajov RISO a po ich prepočítaní na sušinu 2 095 577,5 mil. ton komunálneho odpadu, čo je 389,6 kg/obyvateľa na rok [14], [19].

Komunálny odpad je odpad z domácnosti vznikajúci na území obce pri činnosti fyzických osôb a odpad podobného charakteru vznikajúci pri činnosti právnických osôb alebo fyzických osôb oprávnených na podnikanie, ako aj odpad vznikajúci pri činnosti obce pri čistení verejných komunikácií a priestranstiev, ktoré sú v správe obce, ako aj pri údržbe verejnej zelene vrátane parkov a cintorínov, pričom podľa [16] je zastúpenie biodegradovateľného odpadu v komunálnom odpade cca 28 %. Spôsob získavania skládkového plynu je zrejmý z obr.6.

Obr.6 - Postup pri získavaní skládkového plynu zo skládky TKO

II. 3 Plyn z čističiek odpadových vôd - kalový plyn
Druhy najvýznamnejší zdroj plynu na Slovensku je sektor čističiek odpadových vôd (ďalej len ČOV).

Celkový počet ČOV v obciach na Slovensku bol v roku 1997 - 363 a ich súhrnná čistiaca kapacity dosahovala 2 mil. m³ odpadových vôd denne. Okrem toho mnohé veľké priemyselné podniky majú vlastné ČOV (v súčasnosti existuje na Slovensku cca 35 takýchto podnikov [1]).

Pri odhade potenciálu výroby kalového plynu na Slovensku, je potrebné vedieť i údaje uvedené v Tab. 7, (pričom celkový uvažovaný počet slovenských obcí je 2 871), v Tab. 8 a Tab. 9.

Z hľadiska produkcie kalového plynu je dôležité uviesť skutočnosť, že na ČOV je v SR napojených cez kanalizačný systém len cca 49% obyvateľov, a aj to hlavne v mestách, keďže obyvatelia vidieka viac využívajú žumpy.

Ročná využiteľná kapacita kalového plynu z ČOV bola odhadnutá na 31 mil. m³ [13], čo odpovedá 59,58 GWh elektrickej energie a 386,2 TJ tepla ročne.

II. 4 Plyn z drevného odpadu - drevný plyn
Drevný plyn je generátorový plyn, vznikajúci pri spaľovaní dreva, bez prístupu vzduchu. Obsahuje ako hlavnú zložku CO (čo značne zvyšuje riziko jeho využívania [10]), v menšej koncentrácií je v ňom zastúpený metán a vodík. Prevážnu časť drevného plynu tvorí dusík zo vzduchu používaného ku spaľovaniu resp. splyňovaniu.

V súčasnosti dochádza k určitej renesancii drevného plynu, ktorý sa využíval bežne v dobách vojen (napr. II. svetová vojna), kvôli nedostatku benzínu na pohon civilných i vojenských vozidiel. Ďalej drevný plyn vznikal pri výrobe drevného uhlia, napr. v milieroch, či v rôznych typoch generátorov za rôznym účelom [7],[11],[12],[18].

Jeho výhrevnosť sa pohybuje v rozmedzí od 4,6 - 5,85 MJ/m³. A keďže ani do budúcnosti sa väčším využívaním drevného plynu veľmi neuvažuje, nebude v ďalšom podrobnejšie analyzovaný (niektoré odhady sú uvedené v Tab.10). Avšak tu je potrebné podotknúť skutočnosť, že tento typ plynu po odstránení dechtu môže byť mimoriadne zaujímavým pre jeho následné využitie v kogeneračných jednotkách. Experimenty s týmto typom plynu sa v súčasnosti prevádzajú napr. vo firmách HOCHREITER, SRN, JENBACHER, A , ...[4],[20].

Keďže využitie takto získaného plynu je v počiatkoch, nebude mu v ďalšom venovaná väčšia pozornosť.

Obr.8 - Kogeneračná jednotka fy Hochreiter SRN na bioplyn resp. iné odpadové plyny

Potenciálna produkcia vymenovaných plynov na Slovensku je relatívne vysoká a niektoré snahy o potvrdenie reálnosti jej využitia už začali. Maximálna (teoretická) resp. potenciálna produkcia plynu sa odhaduje na 15 PJ, z čoho 10 PJ pochádza z využitia poľnohospodárskych exkrementov a 5 PJ z ostatných zdrojov organických odpadov. Reálna potenciálna výroba bioplynu resp. vymenovaných plynov na Slovensku predstavuje cca 6,5 PJ v poľnohospodárskom sektore a 3 PJ v oblasti odpadov [1],[22],[23]. V náväznosti na horeuvedené údaje, bola vytvorená na Tab.10, ktorá sumarizuje všetky prezentované údaje. Tu je potrebné zároveň uviesť skutočnosť, že všetky prezentované typy plynov je možné využívať v kogeneračných jednotkách, obr.7 a obr.8, za účelom získavania elektrickej energie a tepla resp. prostredníctvom trigenerácie za účelom získavania elektrickej energie, tepla a chladu zároveň.

Obr.7 - Bloková schéma modelu kogeneračnej jednotky

ZÁVER
Cieľom tohto príspevku je poskytnúť určité všeobecné informácie týkajúce sa využitia energie z bioplynu resp. skládkového, kalového a drevného plynu v Slovenskej republike. Ako krajina so značným podielom poľnohospodárskej činnosti má Slovensko bohatý potenciál v oblasti využitia technológií na báze bioplynu. Značný potenciál má Slovensko rovnako v oblasti využitia skládkového plynu a kalového plynu vznikajúceho, bez využitia, v čističkách odpadových vôd. A nakoniec v neposlednom rade, by bolo možné uvažovať aj s využívaním drevného plynu, napr. v kogeneračných jednotkách.

Predložený príspevok si v žiadnom prípade nenárokuje pozornosť z hľadiska úplnosti predkladaných informácií, snaží sa len vyprovokovať širšiu odbornú verejnosť, laickú verejnosť a legislatívnu verejnosť k väčšej aktivite v oblasti využívania často podceňovaných energetických zdrojov.

LITERATÚRA
[1] Energetické centrum Bratislava: Energia z bioplynu - príručka. Európska komisia pre energiu (DG XVII), Bratislava, 1998.
[2] Košíková, B., Bučko, J.: Biotechnológie a využitie biomasy. ES TU Zvolen, 1999, s. 162.
[3] Roubíček, V.: Technológie ropy - Alternatívni palivá. ES VŠB Ostrava, 200, s. 267.
[4] Firemné materiály: Hochreiter, SRN, Jenbacher, A, Tedom, ČR.
[5] Sklenka, P.: Bioplyn pre Slovensko. ES SPU Nitra, 1998, s. 17.
[6] Gál, M., Sklenka, P.: Laboratórne bioplynové zariadenie. In: Agrotech - študent Nitra 2000, ES SPU Nitra, 2000 s. 67 - 72.
[7] Buchtele, J., Roubíček, V.: Technológie plynných paliv. ES VŠB TU Ostrava, 1998, s. 118.
[8] Správa o stave životného prostredia SR v roku 1998. MŽP SR Bratislava, 2000, s. 170.
[9] Horbaj, P.: Ekologické aspekty spaľovania. Neografia, a.s. Martin, 1999, s. 71.
[10] Správa o stave životného prostredia SR v roku 1998. MŽP SR Bratislava, 2001, s. 165.
[11] Marcinčin, J., Karník, L.: Problematika zariadenia biorobotiky do štruktúry bioinžinierských vedeckých disciplín. In: ROBTEP`97 - Automatizácia/ Robotika v teórií o praxi, prešov, 1997, 74 - 76.
[12] Kačík, F., Kačíková, D.: Všeobecná analytická chémia. ES TU Zvolen, 1997, s. 231.
[13] www.mpsr.sk
[14] www.economy.gov.sk
[15] Dubinský,P. et al.: Environmental protection against the spread of pathogenic agents of diseases through the wastes of animal production in the Slovak Republic. Parasitological Institute,SAS, Harlequin Košice,2000,170.
[16] Tchobanoglous, G.H. et.al.: Solid Wastes: Engineering Principles and Management Issues, Mc Graw - Hill, New York, 1977.
[17] Kačík, F. - Kačíková, D.: Fyzikálna chémia a fyzikálno-chemické analytické metódy. Učebné texty, TU Zvolen, 1998.
[18] Dzurenda, L. - Ladomerský, J.: Analýza procesu spaľovania dreva v roštovom kúrenisku KD 1160 v závislosti na tepelnom výkone. In: Energetické premeny v priemysle 98, Herľany, október 1998, 18.
[19] Rovnjaneková,E.: Charakteristika prioritných oblastí. Materiál VÚC Košice, 2002.
[20] Firemné materiály fy. Gazotech, s.r.o., Bardejov ; Spaľovňa odpadov, a.s., Košice.
[21] Wagnerová,E.: The energy utilization of the municipal wastes heaps. Acta Mechanica Slovaca, 2, 1998, 3, 268-272.
[22] Novák-Marcinčin,J. - Pavlenko,S.: Automation of pipeline energetics systems components manufactoring. In: Automation 2001, Warszawa, marec 2001, 75-82.
[23] Andrejčák,I. - Ragan,E.: Difúzne procesy a zariadenia. ES FVT Prešov, 2000.